(57)【要約】  本発明は、嫌気的バイオリアクターの気液分離器のその場洗浄のための方法であって、ガス流をバイオリアクターに導いて、乱流の流体流による擦り落とし効果を生じさせて気液分離器の少なくとも一部を洗浄することを含む方法に関する。本発明は、さらに、上記その場洗浄方法を利用した流体水性廃棄物流の処理方法に関する。本発明は、さらに、本発明の方法を実施するのに適したバイオリアクターに関する。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気的バイオリアクターの気液分離器のその場洗浄のための方法であって、ガス流をバイオリアクターに導いて、乱流の流体流による擦り落とし効果を生じさせて気液分離器の少なくとも一部を洗浄することを含む方法。
【請求項２】
前記気液分離器が、閉止可能なガス管に流体接続されたガス収集器を含んでおり、該ガス管はさらに反応容器の端開口チャンバーに流体接続されており、
当該その場洗浄のための方法が、上記ガス管を閉じて上記ガス収集器の下からガスを放出させ、もって乱流の流体流による擦り落とし効果を生じさせて気液分離器の少なくとも一部を洗浄する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記気液分離器がガス流路を含んでおり、該ガス流路には、該ガス流路からのガスを反応容器のヘッドスペースに通過させることができるように適合された閉止可能なガス管が設けられており、
当該その場洗浄のための方法が、上記ガス管を開けてガスを上記ヘッドスペースに放出させ、もって乱流の流体流による擦り落とし効果を生じさせて上記ガス流路及び上記ガス管の少なくとも一部を洗浄する工程を含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
生分解性有機物質を含む流体水性廃棄物流を処理するための方法であって、当該方法が、
上記水性廃棄物流を嫌気的バイオリアクターに供給する工程と、
上記生分解性有機物質を上記バイオリアクター内でバイオマスと本質的に嫌気性条件下で反応させて、バイオガスを発生させる工程と
を含んでおり、上記廃棄物流の処理を継続しながら、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のその場洗浄のための方法を実施することを含む、方法。
【請求項５】
前記ガス管が、反応容器の異なる部分に接続された２以上のガス出口を有する分岐管である、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
１以上のガス管分岐が、該ガス管からのガスを反応容器のヘッドスペースに通過させることができるように適合しており、第２のガス管分岐が、反応容器の端開口チャンバーに接続されている、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ガス管が、該ガス管の内部又は端部に存在する１以上のバルブ又はその他の閉止手段によって可逆的に閉止可能であり、好ましくは該ガス管の内部又は端部に存在する１以上のバルブ又はその他の閉止手段がバイオリアクターの外部に存在している、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記洗浄方法に使用されるガスが、バイオリアクター内での有機物質の嫌気的転化によって生成したバイオガスから本質的になる、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記洗浄方法に使用されるガスがバイオガスを含んでおり、外部ガス源、特にメタン及び窒素からなる群から選択される外部ガス源をさらに含む、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記バイオリアクターが複数の気液分離器を備えており、該複数の気液分離器が、バイオリアクターの反応容器内で複数の互い違いのレベルで配置される、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ガス管が自動的に開閉可能である、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
ガス管を間欠的に閉じて再度開くことにより、固形物の過度の堆積が少なくとも実質的に回避される予防的洗浄をもたらす、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記バイオリアクターが上向流式リアクターであり、好ましくは上向流式嫌気的汚泥床リアクター、膨張汚泥床リアクター、内部循環リアクター、流動床リアクター、嫌気的バッフルリアクター及び嫌気的フィルターからなる群から選択される、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の方法に適したバイオリアクターであって、
少なくとも流体を収容するための反応容器と、
生分解性有機物質を含む流体水性廃棄物流を反応容器に導入するための流入物入口と、
反応容器から水性流出物流を取り出すための流出物出口と、
反応容器からガスを取り出すためのガス出口と、
反応容器内に存在する気液分離器であって、ガス収集器及びガス流路を備える気液分離器と、
気液分離器に接続されたガス管であって、上記ガス流路からのガスを上記反応容器のヘッドスペースに通過させることができるように適合されているか、或いは上記反応容器の端開口チャンバーに流体接続されているガス管と
を備えるバイオリアクター。
【請求項１５】
前記ガス管が、出口を有する２以上の分岐管を有しており、第１の分岐管の出口が、第２の分岐管の出口とは異なる反応容器の部分に接続されている、請求項１４に記載のバイオリアクター。
【請求項１６】
第１のガス管分岐が、該ガス管からのガスを反応容器のヘッドスペースに通過させることができるように適合しており、第２のガス管分岐が反応容器の端開口チャンバーに接続されている、請求項１５に記載のバイオリアクター。
【請求項１７】
前記ガス管が、該ガス管の内部又は端部に存在する１以上のバルブ又はその他の閉止手段によって可逆的に閉止可能である、請求項１４乃至請求項１６のいずれか１項に記載のバイオリアクター。
【請求項１８】
前記ガス管の閉止手段が、１以上の自動開閉式のバルブ又はその他の閉止手段である、請求項１４乃至請求項１７のいずれか１項に記載のバイオリアクター。
【請求項１９】
前記１以上のバルブ又はその他の閉止手段に、ガス管の自動化された間欠的開閉のためのコントローラーが設けられている、請求項１８に記載のバイオリアクター。
【請求項２０】
当該バイオリアクターが複数の気液分離器を備えており、該複数の気液分離器が、該バイオリアクターの反応容器内で複数の互い違いのレベルで配置されている、請求項１４乃至請求項１９のいずれか１項に記載のバイオリアクター。
【請求項２１】
前記反応容器への流入物入口が流入物分配システムであり、好ましくは、該流入物分配システムが反応容器の下部に存在する、請求項１４乃至請求項２０のいずれか１項に記載のバイオリアクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嫌気的バイオリアクターの気液分離器のその場（インサイチュ）洗浄方法、流体水性廃棄物流の処理方法、並びに上記その場洗浄方法に適した装置（バイオリアクター）に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物流の生物学的処理は、廃棄物流（例えば流体水性廃棄物流）中の生分解性汚染物質（生分解性有機物質）を分解するため活性バイオマス（細菌）を使用する。
【０００３】
いわゆる（無酸素での）嫌気的処理では、当技術分野で周知の嫌気性細菌コンソーシアムによって汚染物質を実質的にバイオガス（通例メタンに富む）に転化する。これらの嫌気性細菌は主に凝集体で増殖し、しばしば粒状（グラニュール状）バイオマスと呼ばれる。嫌気性条件下では、通例、廃棄物中の生分解性物質のごくわずかな部分しか細菌による細菌増殖に利用されないので、余剰汚泥（細菌増殖によって生ずる新たなバイオマス（細菌））の生産は概して比較的少ない。
【０００４】
好適には、流体水性廃棄物流の処理は、粒状バイオマスを収容するバイオリアクターの下部に水性廃棄物流を供給して処理中にバイオガスを発生させ、得られた気体／液体／固体混合物を上方に通過させ、気液分離器で液相からガスを分離することを含む。
【０００５】
このような気液分離器は、当技術分野で公知の多種多様なバイオリアクターで使われている。
【０００６】
しかし、かかる気液分離器には、これらの気液分離器に通例存在するバッフルプレート配列等でのバイオマスのような固形物の堆積による閉塞物又は外被形成の問題があることが当技術分野で知られている。こうした閉塞物は、気液分離器における不均等な水分布及び局所的に高い速度のためバイオリアクターの反応容器内に戻る固形物の沈降を妨げるので、バイオリアクターの性能低下を招く。かかる気液分離器からこれらの（バイオマス）閉塞物を除去するための現行の方法は、バイオリアクターを開けて気液分離器を洗浄するため、バイオリアクターをシャットダウンして運転から取り外す必要がある。これは、かなりの休止時間をもたらし、経済的に著しく不利なだけでなく、健康及び安全面でのリスクも付随するので、問題である。
【０００７】
国際公開第２００７／０７８１９５号には、汚泥床システムを用いる廃水の嫌気的浄化のための方法及びリアクターが記載されており、当該方法は、主に粒状バイオマスを含む上向流式リアクターの下部に廃水及び任意には再循環水を供給して、処理中にバイオガスを発生せしめ、得られた気体／液体／固体混合物を上方に通過させ、三相分離器で液体からガス及び固体を分離して、上記分離器の頂部から取り出される嫌気性流出物流を発生させることを含む。国際公開第２００７／０７８１９５号には、三相分離器が、幾つかの開口／スロットをもつ嫌気性流出物再循環収集管を底部に含んでおり、嫌気性流出物抽出が、上記管及び開口又はスロットを通しての水又はバイオ（ガス）再循環の戻り流の導入による三相分離器及びその内部のインプロセス洗浄の可能性を与えることも記載されている。
【０００８】
嫌気的バイオリアクターの気液分離器を洗浄するための公知の方法の短所は、気液分離器を洗浄するために気液分離器に流体流を導くための追加のポンプ又はブロワーが必要とされることである。このようなポンプ又はブロワーはバイオリアクター自体の経費を増大させるだけでなく、通例は洗浄プロセスを実施しながら廃水流の処理を継続することはできないため、生産性の損失をもたらす。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の一つの目的は、バイオリアクターの気液分離器を洗浄するための代替方法、特に改良方法を提供することである。さらなる目的は、本発明の洗浄方法によって洗浄することのできる水性廃棄物流の嫌気的処理に適したバイオリアクターを提供することである。
【００１０】
驚くべきことに、この目的は、嫌気的バイオリアクターの気液分離器のその場洗浄方法、流体水性廃棄物流の処理方法、並びに上記方法に適したバイオリアクターであってガスを特定の方式でバイオリアクターに導く特定の配管構成を有するバイオリアクターによって達成される。
【００１１】
第１の態様では、本発明は、嫌気的バイオリアクターの気液分離器のその場洗浄のための方法であって、ガス流をバイオリアクターに導いて、乱流の流体流による擦り落とし効果を生じさせて気液分離器の少なくとも一部を洗浄することを含む方法に関する。
【００１２】
第２の態様では、本発明は、生分解性有機物質を含む流体水性廃棄物流を処理するための方法であって、当該方法が、
上記水性廃棄物流を嫌気的バイオリアクターに供給する工程と、
生分解性有機物質をバイオリアクター内でバイオマスと本質的に嫌気性条件下で反応させて、バイオガス（メタン）を発生させる工程と
を含んでおり、廃棄物流の処理を継続しながら、本発明の第１の態様に係るその場洗浄のための方法を実施することを含む、方法に関する。
【００１３】
第３の態様では、本発明は、本発明の方法に適したバイオリアクターであって、
少なくとも流体（気液混合物等）を収容するための反応容器と、
生分解性有機物質を含む流体水性廃棄物流を反応容器に導入するための流入物入口と、
反応容器から嫌気性流出物流を取り出すための流出物出口と、
反応容器からガスを取り出すためのガス出口と、
反応容器内に存在する気液分離器であって、ガス収集器及びガス流路を備える気液分離器と、
気液分離器に接続されたガス管であって、ガス流路からのガスを反応容器のヘッドスペースに通過させることができるように適合されているか、或いは反応容器の端開口チャンバーに流体接続されているガス管と
を備えるバイオリアクターに関する。
【００１４】
かかる方法は、典型的には、浄化水性流を生成し、メタン源としてのバイオガスを提供するために使用され、バイオガスは燃焼させることもできるし、エネルギー生成に用いることもできる。
【００１５】
本発明の利点は、その場洗浄プロセスが、休止時間を全く必要とせず、嫌気的バイオリアクターシステムにおいて、廃棄物流の嫌気的処理プロセスを継続しながら、実施できることである。本発明の方法は、嫌気的処理プロセスを連続法又は回分法で実施するバイオリアクターで好適に使用し得る。もう一つの利点は、本発明の洗浄プロセスを実施するのに、バイオリアクターに追加のポンプ又はブロワーを設置する必要がないことである。さらに、バイオリアクターで発生するバイオガスを、反応容器内に追加の内部分配構成を必要とせずに、洗浄プロセスに有益に使用することができる。さらなる利点は、バイオリアクターの性能低下が（バイオマス）閉塞物に起因すると疑われる場合に、プロセスをアドホック方式で実施（つまり、必要に応じて特定の目的のために実施）できることである。或いは又は併せて、本プロセスは、定期的に実施されるように自動化することができ、好適には固形物（バイオマス等）の過度の堆積が少なくとも実質的に回避される予防的洗浄をもたらすようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、通常運転中の気液分離器とバイオリアクターの互いに水平に約９０°回転させた異なる断面図を示す。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、気液分離器に対する洗浄モードのバイオリアクター（第１の態様及び第１の好ましい実施形態に対応する）の互いに水平に約９０°回転させた異なる断面図を示す。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、バイオリアクターのガス流路及び第１のガス管に対する洗浄モードのバイオリアクター（第１の態様及び第２の好ましい実施形態に対応する）の互いに水平に約９０°回転させた異なる断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
嫌気的バイオリアクターの気液分離器のその場洗浄のための第１の好ましい方法では、気液分離器は、閉止可能なガス管に流体接続されたガス収集器を含んでおり、該ガス管はさらに反応容器の端開口チャンバーに流体接続されており、当該その場洗浄方法は、ガス管を閉じてガス収集器の下からガスを放出させ、もって乱流の流体流による擦り落とし効果を生じさせて気液分離器の少なくとも一部を洗浄する工程を含む。
【００１８】
驚くべきことに、この第１の好ましい実施形態は、バイオリアクターの完全なシャットダウンを必要とせずに、気液分離器の実質的な（バイオマス）閉塞物を除去するのに有利に使用し得る。気液分離器の実質的な（バイオマス）閉塞物は、そうした閉塞物によって起こる障害のため気液分離器が作動できなくなる状態をもたらすおそれがあり、そうした状態は、通常、廃棄物流からの生分解性有機物質の除去効率の実質的低下及び付随するバイオガス生産の実質的低下によって示される。部分的（バイオマス）閉塞物は、通例、嫌気的処理プロセスの短絡及びバイオリアクター内のデッドスペースを生じ、そうした状態は、通常、廃棄物流からの生分解性有機物質の除去効率の実質的低下、バイオガス生産の低下及びバイオリアクター壁のコールドスポットによって示される。
【００１９】
嫌気的バイオリアクターの気液分離器のその場洗浄のための第２の好ましい方法では、気液分離器は、ガス流路を含んでおり、該ガス流路には、該ガス流路からのガスを反応容器のヘッドスペースに通過させることができるように適合された閉止可能なガス管が設けられており、当該その場洗浄方法は、ガス管を開けてガスをヘッドスペースに放出させ、もって乱流の流体流による擦り落とし効果を生じさせてガス流路及び／又はガス管の少なくとも一部を洗浄する工程を含む。
【００２０】
驚くべきことに、本発明のこの第２の好ましい洗浄方法は、ガス流路又はガス管における部分的（バイオマス）閉塞物を除去するのに有利に使用し得る。この場合、当該方法は、本発明の洗浄方法の第１の好ましい実施形態の方法よりも、その場洗浄プロセスに必要とされるガスが少ないので、迅速に実施し得る。この好ましい実施形態のさらなる利点は、バイオリアクターシステムの通常運転を損なわずに（すなわち、最小限の影響しか与えずに）ガス流路及びガス管を洗浄できることである。
【００２１】
本発明のその場洗浄方法のさらなる利点は、気液分離器又はガス流路内の気液界面レベルの昇降をガス管の開閉によって操作できることである。これによって気液分離器又はガス流路内の気液界面レベルが上昇又は下降し、乱流の流体流が本質的に反応容器のこれらの部分でしか起こらなくなり、その場洗浄プロセスは、反応容器で実施される処理プロセスに対して限られた影響しか与えなくなる。
【００２２】
本明細書において、「又は」という用語は、別段の記載がない限り「及び／又は」と定義される。
【００２３】
本明細書において、不定冠詞は、別段の記載がない限り「少なくとも１つ」と定義されるか、或いは単数しか言及していないと解される文脈に従う。
【００２４】
名詞（例えば、化合物、添加剤等）が単数形で記載されている場合、複数も包含されることを意味するか、或いは単数しか言及していないと解される文脈に従う。
【００２５】
本明細書において、「生分解性有機物質」は、リアクター内のバイオマスによって本質的に嫌気性条件下で、特にバイオマス又はメタンへと、転化することができる有機物質をいう。
【００２６】
本明細書において、「有機物質」とは、ＩＳＯ６０６０；１９８９に記載された化学的酸素要求量（ＣＯＤ）試験によって測定することのできる任意の有機物質をいう。
【００２７】
本明細書において、「通常運転」とは、洗浄工程が実施されない間（つまり、本発明の洗浄プロセスによる洗浄の前、後、又は洗浄の合間）に、嫌気的バイオリアクター内で実施される廃棄物流の嫌気的処理プロセスと定義される。
【００２８】
本明細書において、「バイオガス」という用語は、バイオリアクター内で実施される流体水性廃棄物流の処理プロセスのその場（インサイチュ）生成物と定義され、通例メタンに富む。
【００２９】
本明細書において、「閉止可能」という用語は、別段の記載がない限り、可逆的に閉止可能であることと定義される。
【００３０】
本明細書において、「閉塞物」という用語は、汚れ及びバイオマスのような固形物の閉塞物、残渣、外皮及び堆積物／蓄積物をいう。
【００３１】
本明細書において、「バイオリアクター」という用語は嫌気的バイオリアクターをいう。
【００３２】
本明細書において、「実質的」又は「本質的」という用語は、一般に、それが、特定されたものの一般的な特性又は機能を有することを示すために用いられる。定量的特徴について言及する場合、これらの用語は、その特徴の最大値の７５％以上、特に９０％以上、さらには９５％以上であることを示すために用いられる。
【００３３】
本明細書において、「本質的に含まない」という用語は、一般に、物質が存在しないこと（有効出願日において利用可能な分析技術で達成可能な検出限界未満であること）、又はその物質を本質的に含まない物の性質に有意な影響を与えない少量でしか存在しないことを示すために用いられる。実際には、定量的用語では、物質の含有量が０〜０．１重量％、特に０〜０．０１重量％、さらに０〜０．００１重量％である場合に、物はその物質を本質的に含まないと通常みなされる。
【００３４】
乱流の流体流によって、バイオリアクターの気液分離器又はガス流路及びガス管の内部又はそれらの少なくとも一部に存在する汚れ及びバイオマスのような、固形物の閉塞物、残渣、外皮及び堆積物を擦り落とす／除去することができる。
【００３５】
明確で簡潔な説明のため、本明細書では、様々な特徴を同一又は別々の実施形態の一部として記載するが、記載した複数の特徴のすべて又は一部の組合せを有する実施形態が本発明の技術的範囲に包含されることもあることは明らかであろう。
【００３６】
有利な実施形態では、本発明の洗浄プロセスに使用されるガスは、バイオリアクター内での有機物質の嫌気的転化によってその場で生成したバイオガスから本質的になる。任意には、洗浄に使用される上記ガスは、外部ガス源（典型的には酸素濃度の低い（すなわち１体積％未満の酸素）、好ましくは酸素を本質的に含まないもの）、特にメタン及び窒素からなる群から選択される外部ガス源をさらに含む。
【００３７】
本発明の方法及びバイオリアクターで用いられる気液分離器は、当技術分野で公知のものであってもよい。気液分離器の典型例には、三相沈降器、（内部）沈降器及びバッフル（プレート）配列が含まれる。かかる気液分離器は、静止状態で（バイオマス）固形物が沈降して主反応容器本体に戻るゾーンから離れるようにガスを導く。通常、気液分離器は、反応容器内の流体に少なくとも部分的に浸漬された状態で存在する。気液分離器は、典型的には、下端に開口を有していて（反応容器から気液分離器に流体を輸送するために）反応容器本体と流体接続しており、上端に開口を有していて（気液分離器からガス収集器にガスを輸送するために）ガス収集器と流体接続している。
【００３８】
好ましくは、バイオリアクターは複数の気液分離器を備える。一実施形態では、複数の気液分離器は一層に配置される。別の実施形態では、複数の気液分離器は、バイオリアクターの反応容器内の複数（２以上）のレベル、好ましくは互い違いのレベルで配置される。特に、複数の気液分離器が複数のレベルに配置されるリアクター設計に関して、本発明の洗浄方法によって下方レベルの洗浄が大幅に容易になる。これらは、リアクター外部からのアクセスが、実際的に不可能でないにしても、困難であるからである。
【００３９】
好ましくは、気液分離器は反応容器の上部（上半分）に配置される。
【００４０】
本発明の方法及びバイオリアクターで用いられるガス収集器は、典型的には、ガスフード等である。通例、ガス収集器は気液分離器の上部に存在し、ガス収集器は下端に開口を有していて（気液分離器からガス収集器にガスを輸送するために）気液分離器と流体接続している。ガス収集器は、通常、さらに上端に開口を有していて（ガス収集器からガスを取り出すために）ガス流路又はガス管と流体接続している。
【００４１】
本発明の方法及びバイオリアクターのガス収集器で使用し得る適切なガス流路は、ガスボックス又はガス配管である。ガス流路がガス配管である場合、収集されたガスは、通常、ガス収集器の頂部から直接取り出される。典型的には、ガス流路は、反応容器内で、気液分離器に隣接して、かつガス管の下に存在する。ガス流路には、通常、ガス流路にガスを導入するための１以上の開口と、ガス流路内のガスをガス管内に輸送するための別の開口が設けられている。
【００４２】
典型的には、ガス管は入口と出口とを備える。好ましい実施形態では、ガス管の入口はガス収集器と流体接続しており、ガス管の出口は反応容器の端開口チャンバーと流体接続している。別の好ましい実施形態では、ガス管の入口はガス流路と流体接続しており、ガス管の出口はガス流路からのガスを反応容器のヘッドスペースに通過させることができるように適合している。
【００４３】
ガス管は、各々出口が設けられた２以上の分岐管を有する分岐ガス管であってもよく、第１のガス管分岐は、第２のガス管分岐とは異なる反応容器の部分に（出口を介して）接続されている。好ましくは、１以上のガス管分岐は、該ガス管からのガスを反応容器のヘッドスペースに通過させることができるように適合しており、第２のガス管分岐はガスを反応容器の端開口チャンバーに通過させるように接続されている。
【００４４】
ガス管は好適には、そのガス管の内部又は端部に存在する１以上のバルブその他の閉止手段によって可逆的に閉止可能である。好ましくは、上記ガス管の内部又は端部に存在する１以上のバルブその他の閉止手段は、また、バイオリアクターの外部に存在しており、上記手段又はバルブに簡単にアクセスすることができ、かつガス流路及び気液分離器内の気液界面レベルの制御を高めることができるという利点を有する。
【００４５】
本発明の洗浄プロセスをいつ開始するのが望ましいかは、本明細書に開示された内容並びに技術常識に基づいて、オペレーターが決定し得る。
【００４６】
洗浄プロセスの開始は、個別に決定することができ、特に、廃棄物流からの生分解性有機物質の除去効率の低下、バイオマス生産の低下及び／又はバイオリアクター壁のコールドスポットのような関連する運転パラメーターの逸脱に基づいて、決定し得る。これは手動で行うこともできるし、或いは自動化された方式で、つまり１以上のパラメータを自動的にモニタリングし、所定のパラメータが所定の範囲から外れたときに自動的に洗浄プロセスを開始することによって行うこともできる。
【００４７】
このように自動化された方式で運転される好ましいバイオリアクターシステムには、上記パラメーターの１以上をモニタリングするための測定デバイスであって信号出力を有する測定デバイスと、上記信号出力用の受信器を有するコントローラーとが設けられており、コントローラーは、さらに、上記１以上のパラメーターが所定の範囲内にあるか否かを決定する機能、及び洗浄プロセスを作動及び停止させる出力（１以上のガス管の開手段への開／閉信号）を有する。
【００４８】
別の好ましい実施形態では、ガス管を間欠的に（１週間に少なくとも１回、２週間に少なくとも１回又は１か月に少なくとも１回のような定期的間隔で）閉じて再度開くことにより、固形物（バイオマス等）の過度の堆積が少なくとも実質的に回避される予防的洗浄プロセスをもたらす。特にこのような実施形態では、１以上のバルブその他の閉止手段に、ガス管の定期的開閉の間隔を設定するためのタイマーのようなコントローラーが設けられる。当業者であれば、本明細書に開示された内容並びに技術常識に基づいて、本発明のその場洗浄プロセスを実施するための適切な間隔を決定できるであろう。
【００４９】
典型的には、バイオリアクターの通常運転条件下で、ガス流路からのガスを反応容器のヘッドスペースに通過させることができるように適合された閉止可能なガス管のバルブを閉じる。
【００５０】
反応容器の端開口チャンバーは、通例、反応容器内で、気液分離器に隣接して存在する。通常、反応容器の端開口チャンバーは、ガス滞留のため反応容器の残りの部分よりも高い気液界面レベルを有しているが、これは、ガス管の出口からガスが上記チャンバー内に収容された流体中に導入される結果である。
【００５１】
典型的には、嫌気性流出物流（浄化流出物）は、流出物吐出管、開放樋その他任意の手段のような流出物出口を介して反応容器から、好ましくは気液分離器よりも上方の反応容器の上部から取り出される。
【００５２】
（バイオ）ガスは、通常、閉止可能なガス吐出管のようなガス（流出物）出口を通して反応容器から、好ましくは反応容器のヘッドスペースから取り出される。
【００５３】
流体水性廃棄物流の流れを反応容器に導入するための流入物入口は好適には流入物分配システムとし得る。好ましくは、流入物分配システムは反応容器の下部に存在する。
【００５４】
本発明の方法は、好適には、本明細書に記載されたガス流を導くための１以上のガス管が設けられていることを条件として、上向流式リアクターのような当技術分野で公知のバイオリアクターで好適に実施し得る。好ましくは、本発明の方法で使用されるバイオリアクターは、上向流式嫌気的汚泥床（ＵＡＳＢ；upflow anaerobic sludge blanket）リアクター、膨張汚泥床（ＥＧＳＢ；expanded granular sludge blanket）リアクター、内部循環（ＩＣ；internal circulation）リアクター、流動床リアクター、嫌気的バッフルリアクター及び嫌気的フィルターからなる群から選択される。
【００５５】
典型的には、反応容器は、廃棄物流の嫌気的処理によって生成した気液混合物である流体を含む。流体は、通常、バイオマス及び本質的に嫌気性条件下でバイオマスによって少なくとも部分的に転化され、バイオガス（メタン等）を生成する生分解性有機物質も含んでいる。
【００５６】
以下、本発明の様々な態様を図面に基づいて説明する。なお、図面では、気液分離器が２レベルで設けられているが、その一方のレベルは任意である。
【００５７】
図１Ａ及び図１Ｂは、通常運転中の気液分離器とバイオリアクターの互いに水平に約９０°回転させた異なる断面図を示し、
図２Ａ及び図２Ｂは、気液分離器に対する洗浄モードのバイオリアクター（第１の態様及び第１の好ましい実施形態に対応する）の互いに水平に約９０°回転させた異なる断面図を示し、
図３Ａ及び図３Ｂは、バイオリアクターのガス流路及び第１のガス管に対する洗浄モードのバイオリアクター（第１の態様及び第２の好ましい実施形態に対応する）の互いに水平に約９０°回転させた異なる断面図を示す。
【００５８】
図１Ａ及び図１Ｂは、通常運転中の本発明に係るバイオリアクター（１）を示し、バイオリアクター（１）は、流体水性廃水を収容する反応容器（２）を備えており、流体水性廃水は入口（図示せず）を介して反応容器に供給される。廃水は反応容器（２）内を上昇するが、その内部には主に粒状（グラニュール状）汚泥からなる汚泥床が存在する。廃水中の（生物学的）汚染物質の嫌気的分解のため、バイオガス（メタン等）が生成し、固体と液体と気体の混合物が発生する。気液混合物のような流体は上方に通過し（流れ）て、浸漬された気液分離器（５）に入り、そこでガスは傾斜バッフル（プレート）配列（１０）によって混合物から分離される。分離されたガスはガス収集器（ガスフード）（６）によって収集されるが、図１Ａ及び図１Ｂにおいてガスは網点の陰影で示されている。収集されたガスは次いでガス流路（１１）を介して分岐ガス管（７，７ａ，７ｂ）に輸送される。ガス管（７ａ）のバルブは開けたまま、ガス管（７ｂ）のバルブは閉じられ、ガスは、ガス管（７ａ）の出口から、反応容器（２）の端開口チャンバー（９）に収容される流体中へと逃散する。これによって、気液分離器（５）内の気液界面レベルを維持することができる。端開口チャンバー（９）に放出されるガスは、反応容器（２）の端開口チャンバー（９）内の流体レベルを生じる。該流体は密度が下がるからである。嫌気性流出物流（浄化流出物）は、反応容器（２）の上部に存在する流出物吐出管（３）を介して取り出される。生成した（バイオ）ガスは、反応容器（２）のヘッドスペース（８）から、バイオリアクター（１）の頂部に存在するガス吐出管（４）を介して除去される。
【００５９】
図２Ａ及び図２Ｂは、バイオリアクター（１）の気液分離器（５）に対する洗浄モードのバイオリアクター（１）を示す。図１Ａ及び図１Ｂと図２Ａ及び図２Ｂとの相違点は、図２Ａ及び図２Ｂでは、ガス管（１７，１７ａ）のバルブが閉じられていることである。任意には、ガス管（１７，１７ａ）は、破線で示すガス管分岐（１７ｂ）を含んでおり、ガス管分岐（１７ｂ）もバルブが閉じられている。ガス管（１７，１７ａ，１７ｂ）のバルブを閉じることにより、ガスは、反応容器（２）の端開口チャンバー（９）へと逃散することができなくなり、ガス圧はガス収集器（ガスフード）（６）の下に蓄積される。このガス圧の蓄積は、圧力によって気液分離器（５）内の気液界面レベルが下がってガス逃散に至るまで続き、気液分離器（５）の少なくとも一部を洗浄する乱流の流体流を生じさせる。
【００６０】
図３Ａ及び図３Ｂは、バイオリアクター（１）の気液分離器（５）のガス流路（１１）及びガス管（２７，２７ｂ）に対する洗浄モードのバイオリアクター（１）を示す。図１Ａ及び図１Ｂと図３Ａ及び図３Ｂとの相違点は、図３Ａ及び図３Ｂでは、ガス管（２７，２７ｂ）のバルブが開かれていて、ガス管（２７，２７ｂ）が、反応容器（２）のヘッドスペース（８）と流体接続された出口を有していることである。ガス管（２７，２７ｂ）は、任意には、破線で示すガス管分岐（２７ａ）を含んでおり、ガス管分岐（２７ａ）は開バルブを介して反応容器（２）の端開口チャンバー（９）と流体接続している。ガス管（２７，２７ａ，２７ｂ）のバルブを開けることにより、ガスは、バイオリアクター（１）のヘッドスペース（８）へと直接上方に逃散することができ、それによってガス流路（１１）内の気液界面レベルが上昇し、ガス流路（１１）及びガス管（２７，２７ａ，２７ｂ）の少なくとも一部を洗浄する乱流の流体流を生じさせる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年11月21日(2018.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気的バイオリアクターの気液分離器のその場洗浄のための方法であって、ガス流をバイオリアクターに導いて、乱流の流体流による擦り落とし効果を生じさせて気液分離器の少なくとも一部を洗浄することを含む方法。
【請求項２】
前記気液分離器が、閉止可能なガス管に流体接続されたガス収集器を含んでおり、該ガス管はさらに反応容器の端開口チャンバーに流体接続されており、
当該その場洗浄のための方法が、上記ガス管を閉じて上記ガス収集器の下からガスを放出させ、もって乱流の流体流による擦り落とし効果を生じさせて気液分離器の少なくとも一部を洗浄する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記気液分離器がガス流路を含んでおり、該ガス流路には、該ガス流路からのガスを反応容器のヘッドスペースに通過させることができるように適合された閉止可能なガス管が設けられており、
当該その場洗浄のための方法が、上記ガス管を開けてガスを上記ヘッドスペースに放出させ、もって乱流の流体流による擦り落とし効果を生じさせて上記ガス流路及び上記ガス管の少なくとも一部を洗浄する工程を含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
生分解性有機物質を含む流体水性廃棄物流を処理するための方法であって、当該方法が、
上記水性廃棄物流を嫌気的バイオリアクターに供給する工程と、
上記生分解性有機物質を上記バイオリアクター内でバイオマスと本質的に嫌気性条件下で反応させて、バイオガスを発生させる工程と
を含んでおり、上記廃棄物流の処理を継続しながら、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のその場洗浄のための方法を実施することを含む、方法。
【請求項５】
前記ガス管が、反応容器の異なる部分に接続された２以上のガス出口を有する分岐管である、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
１以上のガス管分岐が、該ガス管からのガスを反応容器のヘッドスペースに通過させることができるように適合しており、第２のガス管分岐が、反応容器の端開口チャンバーに接続されている、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ガス管が、該ガス管の内部又は端部に存在する１以上のバルブ又はその他の閉止手段によって可逆的に閉止可能である、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記洗浄方法に使用されるガスが、バイオリアクター内での有機物質の嫌気的転化によって生成したバイオガスから本質的になる、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記洗浄方法に使用されるガスがバイオガスを含んでおり、外部ガス源をさらに含む、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記バイオリアクターが複数の気液分離器を備えており、該複数の気液分離器が、バイオリアクターの反応容器内で複数の互い違いのレベルで配置される、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ガス管が自動的に開閉可能である、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
ガス管を間欠的に閉じて再度開くことにより、固形物の過度の堆積が少なくとも実質的に回避される予防的洗浄をもたらす、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記バイオリアクターが上向流式リアクターである、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の方法に適したバイオリアクターであって、
少なくとも流体を収容するための反応容器と、
生分解性有機物質を含む流体水性廃棄物流を反応容器に導入するための流入物入口と、
反応容器から水性流出物流を取り出すための流出物出口と、
反応容器からガスを取り出すためのガス出口と、
反応容器内に存在する気液分離器であって、ガス収集器及びガス流路を備える気液分離器と、
気液分離器に接続されたガス管であって、上記ガス流路からのガスを上記反応容器のヘッドスペースに通過させることができるように適合されているか、或いは上記反応容器の端開口チャンバーに流体接続されているガス管と
を備えるバイオリアクター。
【請求項１５】
前記ガス管が、出口を有する２以上の分岐管を有しており、第１の分岐管の出口が、第２の分岐管の出口とは異なる反応容器の部分に接続されている、請求項１４に記載のバイオリアクター。
【請求項１６】
第１のガス管分岐が、該ガス管からのガスを反応容器のヘッドスペースに通過させることができるように適合しており、第２のガス管分岐が反応容器の端開口チャンバーに接続されている、請求項１５に記載のバイオリアクター。
【請求項１７】
前記ガス管が、該ガス管の内部又は端部に存在する１以上のバルブ又はその他の閉止手段によって可逆的に閉止可能である、請求項１４乃至請求項１６のいずれか１項に記載のバイオリアクター。
【請求項１８】
前記ガス管の閉止手段が、１以上の自動開閉式のバルブ又はその他の閉止手段である、請求項１４乃至請求項１７のいずれか１項に記載のバイオリアクター。
【請求項１９】
前記１以上のバルブ又はその他の閉止手段に、ガス管の自動化された間欠的開閉のためのコントローラーが設けられている、請求項１８に記載のバイオリアクター。
【請求項２０】
当該バイオリアクターが複数の気液分離器を備えており、該複数の気液分離器が、該バイオリアクターの反応容器内で複数の互い違いのレベルで配置されている、請求項１４乃至請求項１９のいずれか１項に記載のバイオリアクター。
【請求項２１】
前記反応容器への流入物入口が流入物分配システムである、請求項１４乃至請求項２０のいずれか１項に記載のバイオリアクター。
【国際調査報告】
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